Cell新技术：快速、准确改造人体细胞和实验室小鼠基因

来源：生物探索

美国Cedars-Sinai医疗中心领导的一个研究小组设计了一种快速改造实验室小鼠基因的方法，并利用该方法生成了个性化的儿童神经胶质瘤（一种侵袭性儿童恶性脑癌）动物模型。相关研究发表在最近一期的《Cell》杂志上。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.08.013

新方法命名为MADR（mosaic analysis with dual recombinase-mediated cassette exchange）。该方法克服了当前技术中的几个缺点，使实验室在修改用于研究的小鼠时，尤其是那些涉及多种遗传变异驱动的癌症小鼠时，更容易获得精确、可靠的结果。该方法还可用于修饰人源的细胞，以便在培养皿中研究疾病。

MADR，图片来源：参考资料[1]

Cedars-Sinai理事会再生医学研究所生物医学科学助理教授Joshua Breunig博士说：“我们的方法是一个不断发展的平台。我们希望继续采用新方法来制造一种用于肿瘤建模的‘ 瑞士军刀’，适应多类型组织。”

具体来说，MADR是将单拷贝遗传物质插入小鼠胚胎或新生小鼠细胞染色体中的特定位置。每一种基因改变或突变都可能导致蛋白质停止功能或获得新的异常功能。使用MADR，科学家能够将两种类型的突变引入同一只小鼠中。

这些突变重现了在提供遗传物质的小儿神经胶质瘤中发现的复杂基因表达模式和病理。此外，MADR能够使用产生癌症的融合蛋白的多基因融合技术，准确地建模另一种侵袭性的小儿脑肿瘤——室管膜瘤（ependymoma）。重要的是，该方法精确地靶向定向组织，而不影响其它组织。

目前，尽管小鼠研究方式多样，比如移植细胞技术、使用灭活病毒将遗传物质导入细胞中或繁殖转基因动物。但这些技术呈现的肿瘤图像并不完整，并可能带来生物危害风险，既昂贵又费时，甚至在其他组织中引起意外癌症。Breunig说道，MADR旨在克服其中的一些问题。

Cedars-Sinai神经外科副教授医学博士Moise Danielpour解释说，更好的小鼠模型对于理解小儿神经胶质瘤等疾病至关重要，其中单个肿瘤可能包含许多不同的克隆，每个克隆都有其自身的基因突变组合并已改变生化途径。这种复杂性有助于肿瘤进化以抵抗治疗。他说：“我希望我们的新方法通过对肿瘤异质性范围进行建模，帮助我们开发儿童神经胶质瘤的更具针对性的新疗法。”

Breunig补充说，该研究表明MADR不仅成功地改变了小鼠细胞，而且成功改变了已经修饰为包括合适受体位点的人类细胞。他说：“科学家有可能利用MADR将多种疾病纳入‘一道疾病’的研究中。”

Cedars-Sinai理事会再生医学研究所所长兼医学和生物医学科学教授Clive Svendsen博士指出，用涉及脑肿瘤的人类基因修饰小鼠大脑在癌症建模中起着越来越重要的作用。

Cedars-Sinai癌症和一期基金会杰出主席主任医学博士Dan Theodorescu博士说：“这项研究中Cedars-Sinai通过促进顶尖研究者和临床医生之间的创造性合作来塑造癌症医学的未来。我们的目标是将发现转化为实际临床生命治疗。”

参考资料：

[1] Rapid Generation of Somatic Mouse Mosaics with Locus-Specific, Stably Integrated Transgenic Elements

[2] Scientists develop new methodology to genetically modify lab mice and human cells